KR101789709B1 - 가열 조리기구의 원적외선 고방출 세라믹 코팅방법 - Google Patents

가열 조리기구의 원적외선 고방출 세라믹 코팅방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101789709B1
KR101789709B1 KR1020170060285A KR20170060285A KR101789709B1 KR 101789709 B1 KR101789709 B1 KR 101789709B1 KR 1020170060285 A KR1020170060285 A KR 1020170060285A KR 20170060285 A KR20170060285 A KR 20170060285A KR 101789709 B1 KR101789709 B1 KR 101789709B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coated
oxide
coating
thin film
temperature
Prior art date
Application number
KR1020170060285A
Other languages
English (en)
Inventor
오희정
오봉규
Original Assignee
오희정
오봉규
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오희정, 오봉규 filed Critical 오희정
Priority to KR1020170060285A priority Critical patent/KR101789709B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101789709B1 publication Critical patent/KR101789709B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C23C14/083—Oxides of refractory metals or yttrium
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J27/00—Cooking-vessels
    • A47J27/002—Construction of cooking-vessels; Methods or processes of manufacturing specially adapted for cooking-vessels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J36/00—Parts, details or accessories of cooking-vessels
    • A47J36/02—Selection of specific materials, e.g. heavy bottoms with copper inlay or with insulating inlay
    • A47J36/025—Vessels with non-stick features, e.g. coatings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/02—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by baking
    • B05D3/0254—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
    • C23C14/0036—Reactive sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/021—Cleaning or etching treatments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/028—Physical treatment to alter the texture of the substrate surface, e.g. grinding, polishing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/10—Glass or silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
    • C23C14/325—Electric arc evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cookers (AREA)

Abstract

본 발명은 원적외선 방사에너지를 끌어올리고 표면 소수성과 내구성을 확보하면서도 유려한 외관에 의해 상품성을 향상시킬 수 있는 가열 조리기구의 원적외선 고방출 세라믹 코팅방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 (a) 코팅 대상 조리기구의 표면을 400℃ 이상의 온도에서 연소시켜 이물질을 소각하는 단계; (b) 이물질 소각 후 코팅 대상 조리기구의 표면을 전처리하기 위해 샌딩하는 단계; (c) 샌딩 후 코팅 대상 조리기구를 진공챔버에 넣고 450℃의 온도에서 아르곤과 질소를 포함하는 혼합가스를 주입하여 플라즈마로 직경 10~20 ㎛의 다공성 TiO2 나노입자 박막을 코팅하고 소성시키는 단계; (d) 코팅 대상 조리기구의 표면에 티타늄과 나노다이아몬드 토르마늄의 혼합물을 도포한 후 소성시키고 건조하는 단계; (e) 산화철, 산화규소, 산화마그네슘, 산화알루미늄을 포함한 혼합분말을 1400℃에서 1시간 열처리 후 급랭시킨 평균입도 0.5 ㎛의 분말을 30~40 ㎛ 두께로 코팅 대상 조리기구의 표면에 코팅하고, 420℃의 온도에서 2시간 이상 열처리하는 단계; (f) 진공챔버에서 산소 플라즈마로 산화이트륨과 산화란타넘을 코팅 대상 조리기구의 표면에 증착시켜 소수성 코팅층을 형성하는 단계; 및 (g) 진공챔버에서 산화티타늄과 산화실리콘을 포함한 산화물계 투명박막을 70~300nm 두께로 증착시켜 가시광선의 간섭현상에 의한 컬러코팅 박막을 형성하는 단계를 포함하는, 가열 조리기구의 원적외선 고방출 세라믹 코팅방법을 제공한다.

Description

가열 조리기구의 원적외선 고방출 세라믹 코팅방법{omitted}
본 발명은 가열 조리기구의 원적외선 고방출 세라믹 코팅방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 원적외선 방사에너지를 끌어올리고 표면 소수성과 내구성을 확보하면서도 유려한 외관에 의해 상품성을 향상시킬 수 있는 가열 조리기구의 원적외선 고방출 세라믹 코팅방법에 관한 것이다.
원적외선은 파장이 25㎛ 이상인 적외선이다. 원적외선은 가시광선보다 파장이 길어서 열작용이 크고 침투력이 강하며, 유기화합물 분자에 대한 공진 및 공명 작용이 강한 것으로 알려져 있다.
원적외선의 이러한 성질을 이용하여 건축자재, 섬유, 의류, 침구류, 의료기구, 주방기구 등의 다양한 분야에 적용되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제2003-0025944호(2003.3.29.공개)에는 음식 조리기구용 코팅제 조성물 및 이를 이용한 코팅방법에 대한 기술이 개시되어 있다. 상기 선행기술은 조리기구용 코팅제의 조성물로 테프론 불소수지와 토르마린 분말의 혼합물을 제시하고 있다.
그러나, 테프론 불소수지는 화학물질로 발암성 및 유해성, 콜레스테롤 증가요인 등 끊임없는 논란의 대상이 되고 있다. 일부 불소수지 코팅 후라이팬은 표면온도가 200℃가 넘어갈 경우 최고 3.7ppm 가량의 휘발성 유기 화합물이 발생하였다는 실험결과도 보고되고 있다.
또한, 상기 선행기술은 코팅된 조리기구의 원적외선 방사에너지(복사에너지)를 측정한 결과값으로 4.19×102 W/m2 을 제시하고 있다. 이러한 수치는 조리기구용으로 충분치 않으며, 특히 고기구이용 불판 등에 적용될 경우 기존의 불판의 단점으로 지적되고 있는 다량의 연기발생, 고기가 타거나 딱딱해져 맛이 떨어짐, 장시간의 예열시간 소요, 다량의 기름이 튀어 사방에 흩어짐 등의 문제점을 만족스럽게 해결하지 못하는 한계가 있다.
더욱이, 상기 선행기술은 코팅방법으로 메인코팅제 분사로 1차 코팅, 1차 건조, 보조코팅제(테프론 불소수지) 분사로 2차 코팅, 2차 건조를 제시하고 있다. 그러나, 이러한 일반적인 코팅방법에 의하면 장기간 사용 또는 긁힘이나 마찰에 의해 코팅층이 쉽게 벗겨져 조리기구의 금속성분 산화로 유해물질이 나올 수 있고, 음식물이 눌러붙어 세척에 어려움을 호소하는 경우가 종종 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 원적외선 방출을 극대화하고 유해물질 배출을 방지하며, 조리기구가 갖추어야 할 물성을 확보할 수 있는 조리기구 코팅방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 가열 조리기구의 원적외선 고방출 세라믹 코팅방법은 (a) 코팅 대상 조리기구의 표면을 400℃ 이상의 온도에서 연소시켜 이물질을 소각하는 단계; (b) 이물질 소각 후 코팅 대상 조리기구의 표면을 전처리하기 위해 샌딩하는 단계; (c) 샌딩 후 코팅 대상 조리기구를 진공챔버에 넣고 450℃의 온도에서 아르곤과 질소를 포함하는 혼합가스를 주입하여 플라즈마로 직경 10~20 ㎛의 다공성 TiO2 나노입자 박막을 코팅하고 소성시키는 단계; (d) 코팅 대상 조리기구의 표면에 티타늄과 나노다이아몬드 토르마늄의 혼합물을 도포한 후 소성시키고 건조하는 단계; (e) 산화철, 산화규소, 산화마그네슘, 산화알루미늄을 포함한 혼합분말을 1400℃에서 1시간 열처리 후 급랭시킨 평균입도 0.5 ㎛의 분말을 30~40 ㎛ 두께로 코팅 대상 조리기구의 표면에 코팅하고, 420℃의 온도에서 2시간 이상 열처리하는 단계; (f) 진공챔버에서 산소 플라즈마로 산화이트륨과 산화란타넘을 코팅 대상 조리기구의 표면에 증착시켜 소수성 코팅층을 형성하는 단계; 및 (g) 진공챔버에서 산화티타늄과 산화실리콘을 포함한 산화물계 투명박막을 70~300nm 두께로 증착시켜 가시광선의 간섭현상에 의한 컬러코팅 박막을 형성하는 단계를 포함한다.,
또한, 가열 조리기구는 저면이 가열원에 직접 접촉하며 수용공간을 갖는 베이스와, 베이스의 수용공간에 착탈 가능하도록 결합되며 조리대상 음식물에서 배출되는 수분과 유분을 배출할 수 있는 복수개의 배출공이 형성된 그릴 플레이트를 포함하고, (a) 내지 (f)단계는 베이스와 그릴 플레이에 공통적으로 적용하고, (g)단계는 베이스에는 적용하지 않고 그릴 플레이트에만 적용할 수 있다.
본 발명에 의하면 산화물 혼합분말로 제조된 세라믹 코팅층을 형성함으로써 기존의 제품 대비 원적외선 방사에너지의 방출량을 높은 수준으로 끌어올려 예열 시간과 조리 시간을 획기적으로 감소시키고, 고온에서도 고기가 타지 않고 속까지 충분히 익으며, 후드 없이도 연기, 냄새 등의 발생을 최소화하여 구이 전문점의 내부 설치구조를 대폭 간소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 다공성 층을 형성하여 인접한 타 코팅층과의 결합력 향상을 통해 조리기구의 표면 긁힘, 코팅층 손상 등을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 NDT층을 형성하여 기존의 테프론 코팅이 수행하던 기능들을 수행하면서도, 유해물질 배출을 근원적으로 해결하고 나노 다이아몬드 토르마늄에 의한 원적외선 방출기능도 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 소수성 코팅층에 의해 가열 조리기구가 갖추어야 할 필수조건인 초소수성 특성을 발현할 수 있고, 컬러 코팅층에 의해 가열 조리기구의 외관을 유려하게 함으로써 상품성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 고기 구이팬의 사시도,
도 2는 도 1 중 그릴 플레이트의 단면도,
도 3은 도 1 중 베이스의 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 가열 조리기구의 원적외선 고방출 세라믹 코팅방법에 의해 코팅된 조리기구의 원적외선 방사율과 방사에너지를 측정한 시험성적서,
도 5는 일반적인 고기 구이팬과 본 발명의 코팅법에 의한 고기 구이팬을 대비한 사진,
도 6은 본 발명의 코팅법에 의한 고기 구이팬의 인체유해물질 검출 시험성적서이다.
본 발명에서 가열 조리기구는 후라이팬, 고기(육류) 구이팬, 생선 구이팬, 냄비, 전기그릴, 램프식 가열조리기 등 가열에 의해 음식을 조리하는 기구를 포함하며, 가스, 전기 등 가열원의 종류도 한정되지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
이하에서는 편의상 고기 구이팬을 예로 들어 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 고기 구이팬의 사시도이다.
돼지고기 삼겹살 등의 육류를 굽는 구이팬은 일반적으로 단일 후라이팬 형태로 가스 또는 전기 가열원을 이용하여 조리하기도 하나, 도 1과 같이 베이스(10)와 그릴 플레이트(20)의 2중 구조를 갖는 것이 일반적이다.
베이스(10)는 저면이 가열원에 직접 접촉하며 수용공간을 갖는다.
그릴 플레이트(20)는 베이스(10)의 수용공간에 착탈 가능하도록 결합되며, 조리대상 음식물에서 배출되는 수분과 유분을 배출할 수 있는 복수개의 배출공이 형성된다.
본 발명에 따른 가열 조리기구의 원적외선 고방출 세라믹 코팅방법은 도 1과 같은 고기 구이팬의 표면에 코팅층을 형성함으로써, 기존의 제품 대비 원적외선 방사에너지의 양을 높은 수준으로 끌어올려 예열 시간을 줄이고 빠른 시간에 조리가 되며 고온에서도 고기가 타지 않고 속까지 익으며, 후드 없이도 연기, 냄새 등의 발생을 최소화하여 구이 전문점의 내부 설치구조를 대폭 간소화할 수 있도록 한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 가열 조리기구의 원적외선 고방출 세라믹 코팅방법에 의해 제조된 고기 구이팬의 단면도이다. 도 2는 도 1 중 그릴 플레이트의 단면도이고, 도 3은 도 1 중 베이스의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 그릴 플레이트는 금속 기저층(100), 다공성 TiO2층(102), NDT층(104), 세라믹층(106), 소수성 코팅층(108), 제1 컬러 코팅층(110), 및 제2 컬러 코팅층(112)을 포함하여 이루어진다. 이러한 코팅층들은 금속 기저층(100)의 양면에 형성된다.
금속 기저층(100)은 가열 조리기구 자체의 본체이다. 금속 기저층(100)은 표면을 연소시켜 이물질을 소각하고, 샌딩 처리를 거친다.
다공성 TiO2층(102)은 샌딩을 통해 표면 거칠기가 확보된 금속 기저층(100)에 다공성 TiO2 나노입자 박막을 코팅하고 소성함으로써 형성된다. 다공성 TiO2층(102)은 TiO2 내부의 산소 공공(vacancy)으로 인해 다공성(phosporous) 구조를 가짐으로써 세라믹층(106)과의 결합력을 향상시키게 된다.
NDT층(104)은 티타늄과 NDT(나노 다이아몬드 토르마늄)의 혼합물을 도포한 후 소성 및 건조함으로써 형성된다. NDT층(104)은 기존에 후라이팬 코팅으로 널리 사용되던 테프론 코팅(혹은 마블 코팅)을 대체하여 테프론 코팅이 수행하던 기능들을 수행하면서도, 테프론 코팅의 문제점인 유해물질 배출을 근원적으로 해결하고 나노 다이아몬드 토르마늄에 의한 원적외선 방사 효과도 얻을 수 있도록 한다.
세라믹층(106)은 세라믹 혼합분말을 코팅한 후 열처리함으로써 형성된다. 세라믹층(106)은 원적외선 방사물질로 각광받는 게르마늄 대비 약 20배 이상의 원적외선 방사에너지를 방출하여, 가열 조리기구의 예열 시간과 조리시간을 단축하고 고온에서도 고기가 타지 않은 상태에서 내부까지 충분히 익을 수 있도록 하고, 연기, 냄새 등의 발생을 최소화한다.
소수성 코팅층(108)은 플라즈마 등을 이용하여 산화이트륨과 산화란타넘을 증착시킴으로써 형성된다. 소수성 코팅층(108)은 3차원 나노구조 코팅을 통해 가열 조리기구가 갖추어야 할 필수조건인 초소수성 특성을 발현한다.
제1 컬러 코팅층(110)은 질화물계 컬러박막을 증착시켜 자체적인 컬러코팅 박막을 형성한다. 제1 컬러 코팅층(110)은 가열 조리기구의 외관을 유려하게 함으로써 상품성을 향상시킨다.
제2 컬러 코팅층(112)은 산화물계 투명박막을 증착시켜 가시광선의 간섭현상에 의한 컬러코팅 박막을 형성한다. 제2 컬러 코팅층(112)은 제1 컬러 코팅층(110)과 함께 가열 조리기구의 외관을 유려하게 함으로써 상품성을 향상시킨다.
제1 컬러 코팅층(110)은 세라믹 물질 자체가 컬러를 띄므로 고유한 색상을 발현하고, 제2 컬러 코팅층(112)은 투명박막이므로 제1 컬러 코팅층(110)의 고유한 색상이 은은하게 외부로 발현되도록 하면서도 보는 방향에 따라 가시광선의 간섭현상을 일으켜 특유의 분위기를 연출할 수 있다.
한편, 제1 컬러 코팅층(110)과 제2 컬러 코팅층(112) 중 어느 하나만 형성될 수도 있음은 물론이다.
도 3을 참조하면, 베이스는 금속 기저층(200), 다공성 TiO2층(202), NDT층(204), 세라믹층(206), 및 소수성 코팅층(208)을 포함하여 이루어진다. 이러한 코팅층들은 베이스에서 금속 기저층(200)의 일측 표면, 즉 그릴 플레이트가 장착되는 표면에만 형성되어도 무방하다.
이러한 코팅층들의 형성방법과 기능은 그릴 플레이트의 경우와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
정리하면, 다공성 TiO2층(102, 202), NDT층(104, 204), 세라믹층(106, 206), 및 소수성 코팅층(108, 208)은 베이스와 그릴 플레이트에 공통적으로 적용되고, 제1 컬러 코팅층(110)과 제2 컬러 코팅층(112)은 그릴 플레이트에만 형성되어도 무방하다.
그릴 플레이트는 사용자의 시선에 바로 노출되므로 미려한 외관을 갖출 필요가 있으나, 베이스는 사용시에 그릴 플레이트에 의해 가려지므로 위생적이기만 하면 충분하다.
한편, 베이스의 상면과 그릴 플레이트의 양면에 NDT층과 세라믹층이 모두 형성되어 있으므로, 먼저 베이스가 가열되어 베이스의 상면으로부터 방출된 원적외선이 그릴 플레이트의 하면에 일부 부딪히고 일부는 배출공을 통해 조리대상 음식물에 직접 조사된다. 그릴 플레이트는 가열원으로부터 열을 공급받으면서 동시에 베이스의 상면에서 방출된 원적외선에 의해 신속하게 가열되고, 그릴 플레이트의 양면에 형성된 NDT층과 세라믹층에서 원적외선이 방출되어 원적외선 방사량은 기하급수적으로 증가하게 된다.
이상에서는 가열 조리기구 중 베이스와 그릴 플레이트로 이루어진 고기 구이팬을 예로 들어 설명하였으나, 후라이팬, 냄비 등 다른 가열 조리기구에도 적용될 수 있다. 예컨대, 후라이팬의 경우 조리대상 음식물과 접촉하는 상면에만 금속 기저층, 다공성 TiO2층, NDT층, 세라믹층, 소수성 코팅층, 제1 컬러 코팅층, 및 제2 컬러 코팅층이 형성될 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 가열 조리기구의 원적외선 고방출 세라믹 코팅방법에 대해 설명한다.
먼저, 코팅 대상 조리기구의 표면을 400℃ 이상의 온도에서 연소시켜 이물질을 소각한다.
다음으로, 이물질 소각 후 코팅 대상 조리기구의 표면을 전처리하기 위해 샌딩한다. 샌딩을 통해 도 2 및 도 3과 같이 금속 기저층의 표면에 거칠기를 제공한다.
다음으로, 샌딩 후 코팅 대상 조리기구를 진공챔버에 넣고 450℃의 온도에서 아르곤과 질소를 포함하는 혼합가스를 주입하여 플라즈마로 직경 10~20 ㎛의 다공성 TiO2 나노입자 박막을 코팅하고 소성시킨다(다공성 TiO2층 형성). 플라즈마 발생용 혼합가스로는 산소가 더 첨가될 수 있다. 다공성 TiO2 나노입자 박막 내부에는 산소 공공(oxygen vacancy)가 형성되어 있다. 이러한 다공성 구조는 인접한 타 코팅층과의 결합력 향상을 통해 조리기구의 표면 긁힘, 코팅층 손상 등을 방지할 수 있도록 한다.
다음으로, 코팅 대상 조리기구의 표면에 티타늄과 나노다이아몬드 토르마늄의 혼합물을 도포한 후 소성시키고 건조한다(NDT층 형성). 혼합물 도포는 티타늄 분말과 나노다이아몬드 토르마늄 분말을 바인더와 함께 혼합한 후 스프레이 방식 등 다양한 방식으로 수행될 수 있으며, 여기서 혼합물 도포 방식을 한정하는 것은 아니다.
일반적으로 조리기구의 표면에는 테프론과 같은 불소수지가 코팅되어 있다. 이러한 불소수지는 조리대상 음식물이 조리기구의 표면에 달라붙지 않도록(non-stick) 하는 기능을 수행한다. 업계에서 '마블 코팅'이라 불리는 코팅법도 본질적으로 불소수지 코팅에 해당되는 것이다.
발명의 배경이 되는 기술에서도 언급한 바와 같이 이러한 불소수지 코팅은 휘발성 유기화합물 등 여러가지 유해물질이 배출되는 것으로 밝혀지고 있다.
티타늄 코팅은 불소수지 코팅과 유사한 역할을 수행하면서도 유해물질 배출이 없는 장점이 있다.
나노다이아몬드 토르마늄(NDT)은 일반적인 토르마늄에 비해 원적외선 방출량과 음이온 발생량이 높은 장점이 있다.
다음으로, 산화철, 산화규소, 산화마그네슘, 산화알루미늄을 포함한 혼합분말을 1400℃에서 1시간 열처리 후 급랭시킨 평균입도 0.5 ㎛의 분말을 30~40 ㎛ 두께로 코팅 대상 조리기구의 표면에 코팅하고, 420℃의 온도에서 2시간 이상 열처리한다(세라믹층 형성).
일례로, 산화규소(SiO2) 23g, 산화철(Fe2O3) 73g, 산화마그네슘(MgO) 2g, 산화알루미늄(Al2O3) 3g의 조성으로 산화금속분말을 혼합한 후 1400℃에서 1시간동안 열처리 후 급랭시킨 분말을 유성 볼밀에서 24 시간동안 분말을 파쇄하여 평균 입도가 약 0.5 ㎛인 분말을 제조한다. 상기 분말에 실리콘계 바인더 물질 40g을 첨가하고 교반하여 코팅제 조성물을 제조할 수 있다.
다음으로, 진공챔버에서 산소 플라즈마로 산화이트륨과 산화란타넘을 코팅 대상 조리기구의 표면에 증착시켜 소수성 코팅층을 형성한다(소수성 코팅층 형성). 산화이트륨과 산화란타넘의 코팅은 수증기에 의한 열증착에 의해서도 수행될 수 있다.
산화이트륨과 산화란타넘 코팅층은 소수성 특성을 발현하여 조리기구에 발수성을 부여한다.
다음으로, 진공챔버에서 산화티타늄과 산화실리콘을 포함한 산화물계 투명박막을 70~300nm 두께로 증착시켜 가시광선의 간섭현상에 의한 컬러코팅 박막을 형성한다.
산화물계 투명박막은 두께에 따라 가시광선의 간섭현상에 의해 다양한 색상을 구현할 수 있다. 예컨대, 투명 산화막의 두께가 35nm가 되면 청색을 띄고, 투명 산화막의 두께가 100nm인 경우 녹색을 띄게 된다.
투명산화물 증착법으로는 반응성 스퍼터링법과 반응성 아크 이온 플레이팅법이 사용될 수 있으며, 여기서 증착법을 한정하는 것은 아니다.
반응성 스퍼터링법으로는 진공챔버(작업 진공도 1.5×10- 3torr) 속에 산소 등의 반응성 가스(15부피%)를 아르곤(85부피%)과 함께 주입하여 산화티타눔, 산화실리콘 등의 투명 박막을 형성할 수 있다(플라즈마 전력 420V×12A, Target 물질 Ti 등).
한편, 컬러코팅 박막은 고유한 색상을 띄는 세라믹 물질을 피복시켜 형성할 수도 있다. 예컨대 질화티타늄은 코팅두께가 30nm 이상인 경우 노란색을 띠고, 탄화티타늄은 짙은 회색, 질화지르코늄은 옅은 노란색을 띤다. 질화물계 박막을 형성할 경우 반응성가스로 질소를 아르곤과 함께 주입하여 스퍼터링 공정을 수행하며, 아르곤과 질소 유량의 비에 따라서도 색상 조절이 가능하다.
도 4는 본 발명에 따른 가열 조리기구의 원적외선 고방출 세라믹 코팅방법에 의해 코팅된 조리기구의 원적외선 방사율과 방사에너지를 측정한 시험성적서이다.
도 4의 시험성적서는 산화규소(SiO2) 23g, 산화철(Fe2O3) 73g, 산화마그네슘(MgO) 2g, 산화알루미늄(Al2O3) 3g의 조성으로 산화금속분말을 혼합한 후 1400℃에서 1시간동안 열처리 후 급랭시킨 분말을 유성 볼밀에서 24 시간동안 분말을 파쇄하여 평균 입도가 약 0.5 ㎛인 분말을 제조하고, 실리콘계 바인더 물질 40g을 첨가하고 교반하여 제조된 코팅제 조성물을 코팅한 경우이다.
350℃의 고온에서 흑체 대비 복사율을 FT-IR 분광기를 이용하여 측정한 것으로, 높은 복사율과 복사에너지를 나타냄을 확인할 수 있다.
도 5는 일반적인 고기 구이팬과 본 발명의 코팅법에 의한 고기 구이팬을 대비한 사진이다.
일반적인 고기 구이팬의 경우 불판온도가 280℃ 전후에서 기름이 많이 튀며 연기가 심하게 나고, 금방 타서 겉면이 굳고 맛이 떨어짐을 확인할 수 있었다.
본 발명의 코팅법에 의한 고기 구이팬의 경우 불판온도가 292℃ 전후에서도 연기와 기름이 거의 발생하지 않았고, 타거나 고기가 딱딱해지지 않고 원적외선에 의해 육즙이 살아있으며 부드러운 육질을 유지함을 확인할 수 있었다.
특히, 우측 하단의 사진과 같이 수분함유량이 높은 야채나 호박의 경우 타는 정도와 즙 함유량에 있어 많은 차이를 보였다.
도 6은 본 발명의 코팅법에 의한 고기 구이팬의 인체유해물질 검출 시험성적서이다. 도 6의 시험성적서도 도 4와 동일한 코팅제로 코팅한 것이다.
본 발명에서는 인체유해물질을 배출할 수 있는 테프론 코팅이나 유기화학물질을 전혀 사용하지 않았고, 납, 카드뮴, 크롬, 수은 등 중금속이 불검출된 것을 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
102, 202 - 다공성 TiO2층
104, 204 - NDT층
106, 206 - 세라믹층
108, 208 - 소수성 코팅층
110 - 제1 컬러 코팅층
112 - 제2 컬러 코팅층

Claims (2)

  1. (a) 코팅 대상 조리기구의 표면을 400℃ 이상의 온도에서 연소시켜 이물질을 소각하는 단계;
    (b) 이물질 소각 후 코팅 대상 조리기구의 표면을 전처리하기 위해 샌딩하는 단계;
    (c) 샌딩 후 코팅 대상 조리기구를 진공챔버에 넣고 450℃의 온도에서 아르곤과 질소를 포함하는 혼합가스를 주입하여 플라즈마로 직경 10~20 ㎛의 다공성 TiO2 나노입자 박막을 코팅하고 소성시키는 단계;
    (d) 코팅 대상 조리기구의 표면에 티타늄과 나노다이아몬드 토르마늄의 혼합물을 도포한 후 소성시키고 건조하는 단계;
    (e) 산화철, 산화규소, 산화마그네슘, 산화알루미늄을 포함한 혼합분말을 1400℃에서 1시간 열처리 후 급랭시킨 평균입도 0.5 ㎛의 분말을 30~40 ㎛ 두께로 코팅 대상 조리기구의 표면에 코팅하고, 420℃의 온도에서 2시간 이상 열처리하는 단계;
    (f) 진공챔버에서 산소 플라즈마로 산화이트륨과 산화란타넘을 코팅 대상 조리기구의 표면에 증착시켜 소수성 코팅층을 형성하는 단계; 및
    (g) 진공챔버에서 질화티타늄과 질화지르코늄을 포함한 질화물계 박막을 증착시켜 자체적인 색상에 의한 컬러코팅 박막을 형성한 후, 산화티타늄과 산화실리콘을 포함한 산화물계 투명박막을 70~300nm 두께로 증착시켜 가시광선의 간섭현상에 의한 컬러코팅 박막을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    가열 조리기구는 저면이 가열원에 직접 접촉하며 수용공간을 갖는 베이스와, 베이스의 수용공간에 착탈 가능하도록 결합되며 조리대상 음식물에서 배출되는 수분과 유분을 배출할 수 있는 복수개의 배출공이 형성된 그릴 플레이트를 포함하고,
    (a) 내지 (f)단계는 베이스와 그릴 플레이에 공통적으로 적용하고,
    (g)단계는 베이스에는 적용하지 않고 그릴 플레이트에만 적용하는, 가열 조리기구의 원적외선 고방출 세라믹 코팅방법.


  2. 삭제
KR1020170060285A 2017-05-16 2017-05-16 가열 조리기구의 원적외선 고방출 세라믹 코팅방법 KR101789709B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170060285A KR101789709B1 (ko) 2017-05-16 2017-05-16 가열 조리기구의 원적외선 고방출 세라믹 코팅방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170060285A KR101789709B1 (ko) 2017-05-16 2017-05-16 가열 조리기구의 원적외선 고방출 세라믹 코팅방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101789709B1 true KR101789709B1 (ko) 2017-10-25

Family

ID=60299903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170060285A KR101789709B1 (ko) 2017-05-16 2017-05-16 가열 조리기구의 원적외선 고방출 세라믹 코팅방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101789709B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102105450B1 (ko) 2020-02-03 2020-04-29 오희정 원적외선을 고방사하는 원적외선 조사기 및 조사기의 적외선 램프의 원적외선 코팅 방법
KR102135465B1 (ko) * 2020-04-13 2020-07-17 오희정 헤어스타일링이 용이한 원적외선이 코팅된 드라이기
KR102529363B1 (ko) * 2022-03-25 2023-05-08 주식회사 레가토 전기 그릴의 가열판 및 그 제조방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014506840A (ja) 2010-12-17 2014-03-20 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー マルチサイズ粒子を有する移動物品及び方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014506840A (ja) 2010-12-17 2014-03-20 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー マルチサイズ粒子を有する移動物品及び方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102105450B1 (ko) 2020-02-03 2020-04-29 오희정 원적외선을 고방사하는 원적외선 조사기 및 조사기의 적외선 램프의 원적외선 코팅 방법
KR102135465B1 (ko) * 2020-04-13 2020-07-17 오희정 헤어스타일링이 용이한 원적외선이 코팅된 드라이기
KR102529363B1 (ko) * 2022-03-25 2023-05-08 주식회사 레가토 전기 그릴의 가열판 및 그 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101789709B1 (ko) 가열 조리기구의 원적외선 고방출 세라믹 코팅방법
KR102647206B1 (ko) 강화 세라믹 코팅
KR102496263B1 (ko) 무기 세라믹 코팅 조성물용 무기 감온 변색 첨가제
ES2909199T3 (es) Revestimiento de cerámica antiadherente que comprende diamantes y mica coloreada
JPWO2006129829A1 (ja) 陶磁器をマイクロ波によって加熱し、陶磁器から遠赤外線、赤外線波長の放射に転換し、熱効率を上げて調理及び化学反応、化学分解、化学重合、化学合成、金属加工、金属結晶、金属の燒結、冶金を行う方法
DK2515729T3 (en) KITCHEN EQUIPMENT INCLUDING AN EXTERNAL NONSTICK COATING INCLUDING AN EXTERNAL BASE DECORATION AND PROCEDURE FOR ITS MANUFACTURING
KR101398430B1 (ko) 고기 구이판
JP5292447B2 (ja) 電子レンジ用耐熱皿
JP4183521B2 (ja) 電磁調理器用土鍋
JP5879755B2 (ja) 加熱調理器およびその製造方法並びに調理器具の製造方法
US20160309955A1 (en) Bakeware
WO2003091630A1 (fr) Ustensile de cuisson et son procede de fabrication ainsi que son procede d'utilisation
EP2931940B1 (fr) Revetement en email comportant des particules anisotropes et article culinaire muni d'un tel revetement
KR20020072903A (ko) 옻칠 박막을 가진 금속 용기 및 이러한 용기에 옻칠박막을형성하는 방법
JPS6220274Y2 (ko)
KR101185774B1 (ko) 주방용기 코팅방법
JP2674103B2 (ja) 調理器
WO2021234284A1 (fr) Revêtement à base de fluoropolymère comprenant un indicateur de température
KR101034224B1 (ko) 조리기용 열기능성 코팅 코일베이스
WO2021234283A1 (fr) Caractérisation d'un composé thermochrome pour indicateur de température
KR200185679Y1 (ko) 고기구이판
JPH0556855A (ja) 調理器具
KR20230029816A (ko) 미끄럼-방지 외부 코팅을 갖는 요리용 물품
KR20200114956A (ko) 황토의 효능을 극대화한 금속의 주방용품
KR20060104281A (ko) 조리기구에 나노 숯을 함유한 불소수지 코팅 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant